淺談通用技術(shù)教學(xué)融合STEM教育與超常人才培養(yǎng)的關(guān)系

朱小利

摘 要：STEM教育的核心理念是跨學(xué)科融合，通過知識(shí)的情景化，讓學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題，強(qiáng)調(diào)在做中學(xué)，在做中領(lǐng)悟。本文作者認(rèn)為在通用技術(shù)課程中融合stem教育理念有利于培養(yǎng)高中生創(chuàng)造性思維，促進(jìn)個(gè)性化發(fā)展，更有利于拔尖科技創(chuàng)新人才即科技創(chuàng)新超常人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM;通用技術(shù);科技創(chuàng)新;超常人才

一、對(duì)通用技術(shù)課程及STEM教育理念的認(rèn)識(shí)

（一）什么是STEM教育

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四個(gè)領(lǐng)域的交叉融合與運(yùn)用。它的核心理念是跨學(xué)科融合，通過知識(shí)的情景化，讓學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題，強(qiáng)調(diào)在做中學(xué)，在做中領(lǐng)悟。

（二）通用技術(shù)的基本理念和學(xué)科核心素養(yǎng)

《2017普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出通用技術(shù)的基本理念在于著力培養(yǎng)學(xué)生所必備的學(xué)科核心素養(yǎng)即技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)、物化能力等五個(gè)方面;構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、滿足學(xué)生多樣化發(fā)展需求的課程體系;選擇體現(xiàn)時(shí)代特點(diǎn)、與生活緊密聯(lián)系的課程內(nèi)容;注重科技與人文的有機(jī)融合，突出實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和工匠精神的培養(yǎng);倡導(dǎo)核心素養(yǎng)理念引領(lǐng)下的多樣化學(xué)習(xí)方式;建立學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)習(xí)過程并重的評(píng)價(jià)機(jī)制。

課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施建議中又明確指出：應(yīng)從學(xué)科的特征和高中生的特點(diǎn)出發(fā)，以學(xué)科核心技術(shù)素養(yǎng)為引領(lǐng)，進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革?？刹捎没凇白鲋袑W(xué)，學(xué)中做”理念的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和操作學(xué)習(xí)等實(shí)踐學(xué)習(xí)方式，也可以采用主題學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等整合學(xué)習(xí)方式，還可以通過學(xué)科大概念引導(dǎo)大項(xiàng)目、大過程的方式組織學(xué)習(xí)活動(dòng)。杜威認(rèn)為，“所有的學(xué)習(xí)都是行動(dòng)的副產(chǎn)品，所師要通過‘做，促使學(xué)生思考，從而學(xué)得知識(shí)?！倍磐选皬淖鲋袑W(xué)”貫穿到教學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)主要方面中去，諸如教學(xué)過程、課程、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式等，都以“從做中學(xué)”的要求為基礎(chǔ)。形成了“不僅塑造了現(xiàn)代的美國(guó)教育，而且影響了全世界”的活動(dòng)課程和活動(dòng)教學(xué)。通用技術(shù)的基本理念以及課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施建議都與STEM教育理念相吻合。[1]

二、超常學(xué)生解讀

培養(yǎng)超常人才即拔尖創(chuàng)新人才的教育，簡(jiǎn)稱超常教育。超常學(xué)生是指在諸如智力、創(chuàng)造性、具體學(xué)術(shù)和領(lǐng)導(dǎo)能力等方面，或者在表演和視覺藝術(shù)領(lǐng)域被證實(shí)具有高度的能力的少年兒童或青年（馬蘭德）。超常學(xué)生是指在學(xué)習(xí)和解決問題的過程中表現(xiàn)出來或具有潛在的明顯超越一般學(xué)生能力，有較高的創(chuàng)造力并需要接受超常規(guī)的教育和實(shí)踐的學(xué)生。（華國(guó)棟）

本文討論的是科技創(chuàng)新超常學(xué)生的培養(yǎng)?？萍紕?chuàng)新超常學(xué)生是指具備創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力以及精益求精的工匠精神和創(chuàng)意設(shè)計(jì)潛能;具有科技創(chuàng)新興趣和創(chuàng)造發(fā)明意愿的學(xué)生。這一類學(xué)生應(yīng)該接受超常規(guī)的教育和實(shí)踐，以強(qiáng)化特長(zhǎng)培養(yǎng)、技術(shù)綜合運(yùn)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主旨。[2]

三、如何在通用技術(shù)教學(xué)中進(jìn)行超常培養(yǎng)

（一）設(shè)計(jì)STEM項(xiàng)目，任務(wù)式驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)

STEM教育是一個(gè)集合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉融合的有機(jī)的整體，并以真實(shí)問題解決為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用知識(shí)、獲得知識(shí)，培養(yǎng)問題解決能力和創(chuàng)新思維。

在教學(xué)中，預(yù)先設(shè)置符合學(xué)情的STEM任務(wù)，讓學(xué)生長(zhǎng)期處于玩中做、做中學(xué)的情境中，主動(dòng)思考、探索、創(chuàng)造。譬如在電路搭建的學(xué)習(xí)中，展示科學(xué)中心提供的第一套機(jī)器人——鼴鼠機(jī)器人，讓學(xué)生在教室里邊玩邊探究;結(jié)合探究式學(xué)習(xí)，我們進(jìn)一步提出任務(wù)，讓各小組解決通用任務(wù)和分層任務(wù);再結(jié)合老師提供的學(xué)習(xí)資料，進(jìn)入小組內(nèi)學(xué)習(xí)，最后通過小組之間交流展示的形式印證所掌握知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的有效性。

（二）分層與非線性需求教學(xué)相結(jié)合

分層教學(xué)是一種在學(xué)生個(gè)體差異基礎(chǔ)上的個(gè)性化教學(xué)模式，這一個(gè)性化教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)和關(guān)照學(xué)生客觀存在的個(gè)體差異性，尊重學(xué)生的主體價(jià)值。在教學(xué)目標(biāo)上，該模式是旨在促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生的良好個(gè)性潛能和諧發(fā)展的“長(zhǎng)善”與“救失”的統(tǒng)一，具有靈活性、動(dòng)態(tài)性的因時(shí)因地因人制宜的多樣化分層標(biāo)準(zhǔn);在內(nèi)容上，采用能夠照顧到學(xué)生個(gè)體差異的多樣化內(nèi)容設(shè)計(jì)。我們授課的對(duì)象存在創(chuàng)新思維、認(rèn)知水平、實(shí)踐能力等差異，在分層中我們強(qiáng)調(diào)“目標(biāo)分層，異步達(dá)標(biāo)”。合理的分層教學(xué)，充分體現(xiàn)平等、遞進(jìn)，個(gè)性與全面相結(jié)合，讓學(xué)生更加靈活地結(jié)合自身的情況達(dá)到自己所能“夠得著”的學(xué)習(xí)目標(biāo)，獲得效能感，保持學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)。

非線性教學(xué)具有開放性，自組織性，不可逆性和循環(huán)性的特點(diǎn)，其關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的“偏離”，教學(xué)內(nèi)容的“生成”，教學(xué)過程的“變流”，教學(xué)事件的“歧化”和教學(xué)關(guān)系的“循環(huán)”。強(qiáng)調(diào)以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)實(shí)訓(xùn);以“項(xiàng)目學(xué)習(xí)法”為導(dǎo)向，貫穿整個(gè)教學(xué)過程。讓學(xué)生參與到STEM多變，偶然，真實(shí)的項(xiàng)目情境中，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，建構(gòu)動(dòng)態(tài)的知識(shí)面，經(jīng)歷具體真實(shí)的情景，學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)問題——解決問題——發(fā)現(xiàn)新問題”的動(dòng)態(tài)循環(huán)中產(chǎn)生需求，激發(fā)解決問題的欲望，帶著問題，不斷追問和解開更多的謎團(tuán)，在這個(gè)過程中，不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的知識(shí)會(huì)進(jìn)行鏈接和聯(lián)結(jié)，使我們的學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)。

如在“無人駕駛車”項(xiàng)目中，要求通過有限的門電路控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)循跡、遇障停車、識(shí)別紅綠燈、自動(dòng)停泊等功能。這是一個(gè)完整的項(xiàng)目，如果要求全部功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，對(duì)學(xué)生來說無疑是要求他們一步登天。在這個(gè)項(xiàng)目中，有一點(diǎn)很關(guān)鍵就是巡線，所有學(xué)生都必須理解這一功能。同時(shí)對(duì)不同層次的學(xué)生，還要做出不同的要求，比如進(jìn)階班的學(xué)生他們必須實(shí)現(xiàn)除自動(dòng)停車外的其他全部功能，而對(duì)于一般的學(xué)生，要求嘗試實(shí)現(xiàn)循跡和遇障停車即可。在滿足了前者的要求下，可以對(duì)進(jìn)階的學(xué)生拋出最難辦的一個(gè)問題：如何自動(dòng)?？俊＿@里就不僅僅是涉及到門電路的問題，而是檢驗(yàn)學(xué)生是否具有打破常規(guī)，另辟蹊徑，主動(dòng)增設(shè)功能的創(chuàng)新思維。通過研究討論，能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并解決這一問題的學(xué)生才算真正意義上的完成了本次項(xiàng)目學(xué)習(xí)。學(xué)生能從現(xiàn)實(shí)問題中，通過觀察、調(diào)研、實(shí)踐;提取構(gòu)建模型，從中找到創(chuàng)新點(diǎn)、著力點(diǎn)。這正是科技創(chuàng)新超常學(xué)生所具備的潛質(zhì)。

（三）提供平臺(tái)，超常培養(yǎng)

立足學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，提供知識(shí)支撐。具有科技創(chuàng)新思維的學(xué)生，他們一般都具有較強(qiáng)的獨(dú)立思考能力，在學(xué)習(xí)中有自己的想法和理念，自尊心比較強(qiáng)，享受挑戰(zhàn)的快感。作為通用技術(shù)老師，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的需求提供幫助，不應(yīng)過多干涉學(xué)生的想法，讓學(xué)生有自我發(fā)展的空間。所以，在開展教學(xué)之前，教師往往需要做大量的準(zhǔn)備工作：收集信息，進(jìn)行需求分析，按需編排內(nèi)容;自主學(xué)習(xí)和講解部分的內(nèi)容做好分類;設(shè)計(jì)項(xiàng)目情景，逐個(gè)擊破;適時(shí)補(bǔ)充資料，指點(diǎn)糾正;準(zhǔn)備軟硬件材料，鋪設(shè)實(shí)踐平臺(tái)等等，環(huán)環(huán)相扣，關(guān)注學(xué)生的狀態(tài)，保持住學(xué)習(xí)動(dòng)力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的代入感。根據(jù)各階段學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，提前做好相關(guān)軟硬件材料的準(zhǔn)備，有利于老師合理分配時(shí)間，對(duì)有困難的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，同時(shí)讓學(xué)生有更加廣闊的實(shí)踐空間，不拘泥于一種方案，可自主設(shè)計(jì)搭建方案，選擇適當(dāng)?shù)牟牧现巫约旱膭?chuàng)意。

在通用技術(shù)課程中，結(jié)合STEM教育理念，因材施教，在做中學(xué)，從學(xué)生的角度編排教學(xué)順序，強(qiáng)化需求性;開放式課堂，以項(xiàng)目引領(lǐng)，分層教學(xué)的方法對(duì)超常思維的培養(yǎng)效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉樹仁.試論分層遞進(jìn)教學(xué)模式[J].課程·教材·教法，2002，（07）：13-14

[2] 于曉雅.STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)要重點(diǎn)關(guān)注什么？[J].中小學(xué)管理，2018年03期